潛入藍牙m(xù)esh海洋深處

　　藍牙mesh網(wǎng)絡(luò)讓您在無線設(shè)備之間得以建立多對多的通信關(guān)系，并且可以讓設(shè)備將數(shù)據(jù)中繼到自身無線電傳輸范圍以外的其他設(shè)備。通過這種方式，藍牙mesh網(wǎng)絡(luò)能夠跨越廣泛的物理區(qū)域，支持數(shù)十、數(shù)百、乃至數(shù)千臺設(shè)備。

　　mesh開發(fā)的目的

　　mesh拓撲提供了最佳的平臺，能夠滿足從建筑自動化到傳感器網(wǎng)絡(luò)等商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域日益普遍的通信需求。因此，藍牙mesh致力于提供：

　　· 大面積覆蓋

　　· 直接的互通性

　　· 設(shè)備監(jiān)控

　　· 低功耗

　　· 效率及可拓展性方面的優(yōu)化

　　· 與智能手機、平板電腦和PC的兼容性

　　· 行業(yè)標準、政府級的安全性

　　針對解決工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)需要解決的挑戰(zhàn)，其他支持mesh拓撲的低功耗無線技術(shù)并非最優(yōu)選擇。數(shù)據(jù)傳輸速率低、跳數(shù)有限、可擴展性的限制、以及缺少移動設(shè)備支持等因素都阻礙了新物聯(lián)網(wǎng)解決方案的發(fā)展?；诘凸乃{牙(Bluetooth LE)堆棧創(chuàng)建的行業(yè)標準mesh技術(shù)使我們能夠滿足這些要求，且不受相關(guān)限制和約束。

　　消息導(dǎo)向的通信

　　藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)使用發(fā)布/訂閱消息系統(tǒng)，讓設(shè)備能夠?qū)⑾l(fā)送到設(shè)備組，例如“工廠照明 ”。當設(shè)備向一組地址發(fā)布消息時，訂閱該地址的所有其他設(shè)備都會收到該消息的副本，對其進行處理并作出回應(yīng)。

　　可以想象一下，某工廠里安裝了一套戶外照明系統(tǒng)。每臺照明燈都配置為訂閱“工廠照明”消息。當藍牙m(xù)esh照明開關(guān)向“工廠照明”地址發(fā)送“開啟(ON)”消息時，工廠內(nèi)所有照明燈都會接收到“開啟(ON)”這一消息，并通過開啟照明以做出回應(yīng)。

　　中繼

　　藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)讓設(shè)備能夠在廣范圍內(nèi)相互通信，也因此成為了商場、機場或辦公樓的理想選擇。這些設(shè)施中的墻壁和其他物理屏障可能會妨礙設(shè)備間的直接無線電通信。為解決這一問題，藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)讓您能夠?qū)⒁恍┰O(shè)備指定為“中繼設(shè)備”。

　　中繼設(shè)備會對接收到的消息進行重新傳輸，將其發(fā)送至原始消息發(fā)布設(shè)備的無線電范圍以外的設(shè)備。一則消息可被多次中繼，最多可達127跳。

　　管理型網(wǎng)絡(luò)泛洪

　　在藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)中，消息并非沿特定路徑傳輸，而是傳輸范圍內(nèi)的所有設(shè)備都會收到消息。那些充當中繼的設(shè)備會將消息轉(zhuǎn)發(fā)給其傳輸范圍內(nèi)的所有其他設(shè)備。

　　采用網(wǎng)絡(luò)泛洪方式，不需要任何設(shè)備作為中央路由器。采用中央路由器時，如果它發(fā)生故障，就可能導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)無法運行。特定通信線路出現(xiàn)不可用的情況時，也可能對網(wǎng)絡(luò)造成災(zāi)難性的影響，這都可以通過泛洪的方式來避免。泛洪方式讓消息能夠通過多條路徑得以傳輸，從而形成更加可靠的網(wǎng)絡(luò)。

　　優(yōu)化能源使用

　　藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)包括若干能夠優(yōu)化單一設(shè)備和整體網(wǎng)絡(luò)能源使用的措施。

　　所有數(shù)據(jù)包可能都會限制消息中繼時的跳數(shù)。每隔一段時間發(fā)送的一次TTL (Time to Live) ，讓網(wǎng)絡(luò)能夠了解其拓撲結(jié)構(gòu)以及每臺設(shè)備的跳數(shù)，這樣即可避免不必要的消息中繼。同時，每臺設(shè)備還包含一個消息緩存，因而可以確認之前是否已看到過該消息，丟棄冗余并避免不必要的消息處理。

　　另外，功率受限的設(shè)備(例如電池供電的傳感器)可被指定為低功耗節(jié)點。低功耗節(jié)點與指定為好友節(jié)點的一臺或多臺設(shè)備協(xié)同工作。好友節(jié)點作為低功耗節(jié)點的代表，不但可存儲消息，而且能當?shù)凸墓?jié)點需要時才將消息傳送給它。這種與好友的協(xié)同工作的方式能夠讓低功耗節(jié)點以對于設(shè)備來說合理的任何頻率來規(guī)劃無線電使用，接收消息，并且可以是相對于一直收聽消息的情況下要低得多的頻率。

　　安全性

　　安全性是藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的核心，其使用是強制性的。每個數(shù)據(jù)包都經(jīng)過加密和驗證。通過正確使用序列號可防止中繼攻擊。在重要的程序中，可通過使用非對稱性密碼來保護網(wǎng)絡(luò)免受中間人攻擊(Man-in-the-Middle Attack)。而針對使用丟棄設(shè)備的垃圾桶攻擊(Trash Can Attack)，可通過定期安全密鑰刷新來進行管理。

　　安全分級考量(Separation of Concerns)是藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)安全中體現(xiàn)出來的一個重要原則。網(wǎng)絡(luò)的安全性與照明、供暖或物理建筑安全等個人應(yīng)用的安全性彼此獨立。不同的安全密鑰會分別用于保護網(wǎng)絡(luò)層操作(例如中繼)或應(yīng)用特定的消息內(nèi)容。例如，燈泡可訪問由照明燈開關(guān)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，因為它們具有相同的應(yīng)用程序密鑰。相同的燈泡可將來自訪問令牌的消息中繼到前門的鎖中，但是無法查看這些消息的應(yīng)用層內(nèi)容。

　　藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)的未來

　　藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)是一種高效且用途明確的拓撲結(jié)構(gòu)，它的出現(xiàn)旨在滿足物聯(lián)網(wǎng)的苛刻要求。因此，我們希望看到它能夠被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)領(lǐng)域，尤其是商業(yè)照明，它是藍牙m(xù)esh非常振奮人心的應(yīng)用之一，這種應(yīng)用能夠讓您將照明打造為其它建筑服務(wù)的無線平臺，例如資產(chǎn)跟蹤和定位功能。

         作者：藍牙技術(shù)聯(lián)盟EMEA開發(fā)關(guān)系經(jīng)理 Martin Woolley